(57)【要約】【課題】電動機の小型化と過負荷防止を図ることができ、かつ制御性、操作性及び快適性に優れた電動油圧閉回路構成の油圧作業機械の駆動装置を提供する。【解決手段】電動油圧閉回路構成の駆動装置に備えられるコントローラ１１として、操作レバー１０ａ，１０ｂから出力される操作量信号と予め設定された操作量切換点ＣＰとを比較し、操作量信号が操作量切換点ＣＰを超えたときに、複数の電動機１ａ，１ｂによって駆動される複数の油圧ポンプ２ａ，２ｂから吐出される圧油が、複数の油圧アクチュエータ７ａ，７ｂの１つに供給されるように電磁切換弁５ａ〜５ｄの切り換え判断及び電動機１ａ，１ｂの回転数演算を行う切換判断・回転数制御部１１ｃと、電動機１ａ，１ｂの温度が高いほど操作量切換点ＣＰを大きくする切換点変更部１１ａ，１１ｂを備える。【選択図】図５
2013068011.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の電動機と、これら複数の電動機のそれぞれにより個別に駆動される複数の油圧ポンプと、これら複数の油圧ポンプのそれぞれと閉回路接続された複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとを接続する各閉回路に備えられた複数の電磁切換弁と、前記複数の油圧アクチュエータの駆動を個別に操作する複数の操作レバーと、これら複数の操作レバーから出力される操作量信号に応じて前記電動機の回転数と各電磁切換弁の切り換えを制御するコントローラと、前記複数の電動機の温度を検出する温度検出手段を備えると共に、
前記コントローラに、
前記操作レバーから出力される前記操作量信号と予め設定された操作量切換点とを比較し、前記操作量信号が前記操作量切換点を超えたときに、前記複数の電動機によって駆動される前記複数の油圧ポンプから吐出される圧油が前記複数の油圧アクチュエータの１つに供給されるように前記電磁切換弁の切り換え判断及び前記電動機の回転数演算を行う切換判断・回転数制御部と、
前記温度検出手段によって検出された前記電動機の温度が高いほど前記操作量切換点を高く設定する切換点変更部とを備えた
ことを特徴とする油圧作業機械の駆動装置。
【請求項２】
前記切換判断・回転数制御回路は、前記複数の電動機の温度を比較し、低温側の電動機を優先して使用することを特徴とする請求項１に記載の油圧作業機械の駆動装置。
【請求項３】
前記複数の電動機として最大出力が異なる少なくとも２仕様以上の電動機を備え、前記切換判断・回転数制御回路は、出力が大きい油圧アクチュエータに最大出力が大きい電動機により駆動される油圧ポンプから吐出される圧油を主に供給されるように、前記電磁切換弁の切り換え判断を行うことを特徴とする請求項１に記載の油圧作業機械の駆動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、油圧作業機械の駆動装置に係り、特に、電動機を用いて油圧ポンプを駆動し、油圧ポンプから吐出される圧油を用いて直接に油圧アクチュエータを駆動する電動油圧閉回路構成の駆動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、油圧ショベル、ホイールローダ及びフォークリフトなどの油圧駆動式の建設機械・作業機械（本明細書では、これらを総称して「油圧作業機械」という。）においては、省エネルギ化及び低騒音化を目的として、油圧ポンプの駆動源を電動化した駆動装置の開発が進められている。一方、油圧ポンプの駆動源としてエンジンを用いた油圧作業機械の駆動装置としては、油圧ポンプと油圧アクチュエータとを閉回路接続すると共に、油圧ポンプの傾転量を操作レバーの出力信号により設定して油圧ポンプの吐出量を調整し、油圧ポンプから吐出される圧油により油圧アクチュエータを直接に駆動する閉回路方式が従来知られている（例えば、特許文献１〜３参照。）。この閉回路方式の駆動装置は、油圧制御弁により油圧アクチュエータに供給される圧油量を調整する開回路方式の駆動装置に比べて油圧制御弁による圧損がないことから、作業機械の省エネルギ化に適している。また、油圧ポンプの駆動源として電動機を用いると、必要なときのみ電動機を駆動すれば良いので作業機械の低騒音化が可能となり、さらには、油圧ポンプの駆動源としてエンジンを用いた場合に比べて発熱量を低減できるので、オイルタンクやオイルクーラの小型化も可能になる。
【０００３】
なお、電動油圧閉回路方式の駆動装置は、プレス機や射出成形機などの産業機械分野において実用化されており、省エネルギに効果を挙げている。
【０００４】
しかしながら、電動油圧閉回路方式の駆動装置は、１つの油圧アクチュエータについて一組の電動機と油圧ポンプを必要とするため、多数の油圧アクチュエータが備えられ、電動機及び油圧ポンプの設定スペースも限られる油圧作業機械については、そのままでは適用することができない。
【０００５】
このような問題を解決するための手段として、特許文献１，２には、複数の油圧アクチュエータと複数の油圧ポンプとを複数の電磁切換弁を介して閉回路接続し、操作レバーの操作量に応じて電磁切換弁を制御することにより回路を切り換え、少数の油圧ポンプで多数の油圧アクチュエータを駆動する構成が記載されている。
【０００６】
また、特許文献３には、油圧ショベルに備えられたブーム用油圧アクチュエータ、スティック用油圧アクチュエータ、及びバケット用油圧アクチュエータを駆動する３組の電動機及び油圧ポンプを設け、各油圧アクチュエータの駆動回路間に作動油流量を補充し合う応援回路を設けることで電動機及び油圧ポンプを小型化する構成が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特公昭６２−２５８８２号公報
【特許文献２】特開昭５７−５４６３５号公報
【特許文献３】特開２００４−１９０８４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、特許文献１，２に記載の駆動装置は、エンジンにより両傾転タイプの油圧ポンプを駆動することを前提としており、電動機により油圧ポンプを駆動する場合においては、この特許文献１に記載の回路切り換え判断をそのまま用いることはできない。即ち、エンジンの発生トルクは油圧ポンプ１台の必要トルクに比べて十分に大きいので、エンジンにより油圧ポンプを駆動する場合には、特許文献１に記載されているように、ポンプトルクを気にすることなく、要求ポンプ流量に比例するレバー操作量に応じて複数ポンプの要否を判断して電磁切換弁とポンプ流量の制御を行うことができる。
【０００９】
しかしながら、電動機により油圧ポンプを駆動する場合には、電動機のトルクは油圧ポンプ１台のトルクと同程度に構成するのが一般的であり、しかも高回転では電動機の発生トルクが著しく下がるため、単純にレバー操作量に応じて電動機の回転数を上昇させると、トルクが不足して電動機及び油圧ポンプが停止したり、電動機の発熱により耐久性や信頼性が低下する可能性がある。これを避けるためにトルクに十分な余裕のある電動機で構成すると、電動機が大型化するため、作業機械への搭載性が著しく低下する。また、電動機の過負荷を防止するため、微小なレバー操作域から複数の電動機及び油圧ポンプにより１つの油圧アクチュエータを駆動することで、電動機１台当たりの出力を下げるように構成すると、電磁切換弁による油圧回路の切換頻度が増えるため、切換に伴う振動や速度変動が発生して、作業機械の操作性や快適性が損なわれる可能性もある。
【００１０】
一方、特許文献３に記載の駆動装置は、ブーム用油圧アクチュエータの駆動回路のみが閉回路で、スティック用油圧アクチュエータの駆動回路及びバケット用油圧アクチュエータの駆動回路は、制御弁により油圧シリンダを制御して戻り油をタンクに戻す開回路構成であり、全ての油圧アクチュエータの駆動回路が閉回路構成になっていないので、上述した電動油圧閉回路の効果が限定的になる。
【００１１】
本発明は、このような従来技術の実情に鑑みてなされたものであり、その課題は、電動機の小型化と過負荷防止を図ることができ、かつ制御性、操作性及び快適性に優れた電動油圧閉回路構成の油圧作業機械の駆動装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
前記課題を解決するため、本発明は、複数の電動機と、これら複数の電動機のそれぞれにより個別に駆動される複数の油圧ポンプと、これら複数の油圧ポンプのそれぞれと閉回路接続された複数の油圧アクチュエータと、前記複数の油圧ポンプと前記複数の油圧アクチュエータとを接続する各閉回路に備えられた複数の電磁切換弁と、前記複数の油圧アクチュエータの駆動を個別に操作する複数の操作レバーと、これら複数の操作レバーから出力される操作量信号に応じて前記電動機の回転数と各電磁切換弁の切り換えを制御するコントローラと、前記複数の電動機の温度を検出する温度検出手段を備えると共に、前記コントローラに、前記操作レバーから出力される前記操作量信号と予め設定された操作量切換点とを比較し、前記操作量信号が前記操作量切換点を超えたときに、前記複数の電動機によって駆動される前記複数の油圧ポンプから吐出される圧油が前記複数の油圧アクチュエータの１つに供給されるように前記電磁切換弁の切り換え判断及び前記電動機の回転数演算を行う切換判断・回転数制御部と、前記温度検出手段によって検出された前記電動機の温度が高いほど前記操作量切換点を大きくする切換点変更部とを備えたことを特徴とする。
【００１３】
電動機が低温状態にあるときには、高回転・高トルクの高負荷状態で長い時間駆動することができ、高温状態にあるときには、高負荷状態で駆動可能な時間が短くなる。したがって、予め設定された操作量切換点を超えるレバー操作量が入力されたときに、複数の電動機・油圧ポンプにより１つの油圧アクチュエータが駆動されるように電磁切換弁の切り換えを制御すると共に、駆動する電動機の温度に応じてこの操作量切換点を変更する構成とすることで、例えば駆動する電動機が低温状態にあるときには、操作量切換点が大きくなるので、結果として、複数の電動機・油圧ポンプを使用した油圧アクチュエータの駆動状態に移行せず、１つの電動機・油圧ポンプを使用した油圧アクチュエータの駆動状態が維持されやすくなる。これにより、回路の切換頻度を減らすことができるので、回路の切り換えに伴う振動や速度変動が発生する頻度が減り、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性が向上する。また、電動機の過負荷を保護できるので、電動機の故障を防止できて、システムの信頼性を向上することができる。さらに、予め設定された操作量切換点を超えるレバー操作量が入力されたときに、複数の電動機・油圧ポンプにより１つの油圧アクチュエータが駆動されるように電磁切換弁の切り換えを制御するので、各電動機の小型化を図ることができ、油圧作業機械への搭載性を高めることができる。
【００１４】
また本発明は、前記構成の油圧作業機械の駆動装置において、前記切換判断・回転数制御回路は、前記複数の電動機の温度を比較し、低温側の電動機を優先して使用することを特徴とする。
【００１５】
上述したように、低温状態にある電動機ほど、高負荷状態で長い時間駆動することができるので、温度が低い電動機を優先的に使用することにより、複数の電動機・油圧ポンプを使用した油圧アクチュエータの駆動状態への移行頻度を減少でき、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上することができる。また、特定の電動機のみを長時間使用することがなくなるので、複数の電動機間での使用時間が均一化し、電動機の長寿命化・高信頼化も実現できる。
【００１６】
また本発明は、前記構成の油圧作業機械の駆動装置において、前記複数の電動機として最大出力が異なる少なくとも２仕様以上の電動機を備え、前記切換判断・回転数制御回路は、出力が大きい油圧アクチュエータに最大出力が大きい電動機により駆動される油圧ポンプから吐出される圧油を主に供給されるように、前記電磁切換弁の切り換え判断を行うことを特徴とする。
【００１７】
かかる構成によると、要求出力の大きい油圧アクチュエータについては、最大出力が大きい電動機を優先的に使用するので、当該要求出力の大きい油圧アクチュエータの駆動に際して、使用する電動機・油圧ポンプを単数から複数に切り換える頻度を減少でき、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上することができる。また、複数の電動機・油圧ポンプを用いて複数の油圧アクチュエータをそれぞれ駆動する複合駆動の時間を長くできるので、油圧作業機械の稼動効率を高めることもできる。さらに、要求出力の小さい油圧アクチュエータに主として使用される電動機については小出力のものを用いるので、トータルとして十分な出力を確保しながら油圧作業機械への搭載性を高めることができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、電動油圧閉回路の駆動を制御するコントローラに、操作レバーから出力される操作量信号と予め設定された操作量切換点とを比較し、操作量信号が操作量切換点を超えたときに、複数の電動機によって駆動される複数の油圧ポンプから吐出される圧油が１つの油圧アクチュエータに供給されるように電磁切換弁の切り換え判断及び電動機の回転数演算を行う切換判断・回転数制御部と、電動機の温度が高いほど操作量切換点を高くする切換点変更部とを備えたので、電動機の温度状態に応じた適切な回路切り換えが可能になる。よって、無駄に頻繁な回路切り換えを抑制できるので、切換ショックや振動を防止して、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上できる。また、電動機の過負荷が防止されるので、システムの信頼性を向上できる。さらには、各電動機及び油圧ポンプが有している能力を無駄なく使うことができるので、電動機の小出力化ひいては小型化することができ、油圧作業機械への搭載性の向上と製造コストの低減を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る電動油圧閉回路の回路図である。
【図２】実施形態に係る電動油圧閉回路を搭載した油圧ショベルの構成図である。
【図３】操作レバーの操作状況に対する電磁切換弁及びサーボアンプの動作例を示す表図である。
【図４】電動機のトルク−回転速度特性と油圧アクチュエータが要求する圧力−流量領域を重ね合わせたグラフ図である。
【図５】実施形態に係るコントローラの機能ブロック図である。
【図６】実施形態に係る駆動装置の動作を示すタイムチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、実施形態に係る油圧作業機械の駆動装置につき、図を参照しながら説明する。なお、以下の実施形態においては、油圧ショベルに搭載される駆動装置を例にとって説明するが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、ホイールローダ、ダンプトラック、ブルドーザなど、走行用及び作業用の油圧アクチュエータを備えた他の油圧作業機械の駆動装置に適用することもできる。
【００２１】
まず、油圧ショベルの構成について説明すると、図２に示すように、本例の油圧ショベルは、下部走行体３１と、下部走行体３１に旋回可能に搭載された上部旋回体３２と、上部旋回体３２上に設置されたキャブ（運転室）３３と、一端が上部旋回体に回動可能に連結されたブーム３４と、一端がブーム３４の先端部に回動可能に連結されたアーム３５と、一端がアーム３５の先端部に回動可能に連結されたバケット３６と、ブーム３４に対してアーム３５を回動させるアームシリンダ７ａと、上部旋回体３２に対してブーム３４を回動させるブームシリンダ７ｂとから主に構成されている。上部旋回体３２には、以下に説明する駆動装置２０と、コントローラ１１と、バッテリ１３とが搭載されている。ブーム３４を下げる際は、ブーム３４の自重によりブームシリンダ７ｂが駆動されるので、このエネルギにより駆動装置２０の油圧ポンプ及び電動機が回転駆動され、回生電力が発生する。回生した電力は、バッテリ１３に蓄電される。
【００２２】
図１に示すように、本実施形態に係る油圧作業機械の駆動装置２０は、油圧ショベルのアームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂを駆動するもので、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂと第１及び第２の閉回路２１，２２を介してそれぞれ接続された第１油圧ポンプ２ａと、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂと第３及び第４の閉回路２３，２４を介してそれぞれ接続された第２油圧ポンプ２ｂと、第１油圧ポンプ２ａを駆動する第１電動機１ａと、第２油圧ポンプ２ｂを駆動する第２電動機１ｂとを備えている。さらに、本実施形態に係る油圧作業機械の駆動装置２０には、第１乃至第４の閉回路２１〜２４に適宜作動油を補充する低圧ポンプ８が備えられている。
【００２３】
第１及び第２の油圧ポンプ２ａ，２ｂはいずれも両回転型の油圧ポンプである。また、第１電動機１ａは第１油圧ポンプ２ａに直結され、第２電動機１ｂは第２油圧ポンプ２ｂに直結されている。これら第１及び第２の電動機１ａ，１ｂは、それぞれ第１及び第２の油圧ポンプ２ａ，２ｂを正回転又は逆回転させることにより、オイルタンク９内の作動油を吸入・吐出して、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂを往復運動させる。本明細書では、第１電動機１ａと第１油圧ポンプ２ａの組み合わせを第１サーボポンプＳＰ１、第２電動機１ｂと第２油圧ポンプ２ｂの組み合わせを第２サーボポンプＳＰ２と呼ぶことがある。
【００２４】
第１電動機１ａには第１インバータ１２ａが付設され、第２電動機１ｂには第２インバータ１２ｂが付設されていて、これら第１及び第２の電動機１ａ，１ｂは、第１及び第２のインバータ１２ａ，１２ｂを介して、コントローラ１１から出力される駆動信号により駆動が制御される。駆動信号は、操作レバー１０ａ，１０ｂから出力される操作量信号と図示しない各種のセンサ類から出力されるセンサ信号とから、コントローラ１１で算出される。
【００２５】
電磁切換弁５ａ〜５ｄは、第１及び第２のサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２から吐出される作動油によって駆動される油圧アクチュエータを、アームシリンダ７ａ、ブームシリンダ７ｂ又はその双方に切り換えるものである。電磁切換弁５ａ〜５ｄの切換状態とこれよって駆動される油圧アクチュエータとの関係は、図３に示してある。
【００２６】
この図から明らかなように、第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａのみをＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１とアームシリンダ７ａとが接続され、アーム３５が単独で駆動される。第４電磁切換弁（Ｖ２Ｂ）５ｄのみをＯＮ状態に切り換えた場合には、第２サーボポンプＳＰ２とブームシリンダ７ｂとが接続され、ブーム３４が単独で駆動される。第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａと第４電磁切換弁（Ｖ２Ｂ）５ｄとを同時にＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１とアームシリンダ７ａとが接続されると共に、第２サーボポンプＳＰ２とブームシリンダ７ｂとが接続され、ブーム３４とアーム３５とがそれぞれ独立して複合的に駆動される。第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａと第３電磁切換弁（Ｖ２Ａ）５ｃをＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１及び第２サーボポンプＳＰ２とアームシリンダ７ａとが接続され、アーム３５が最高出力で駆動される。第２電磁切換弁（Ｖ１Ｂ）５ｂと第４電磁切換弁（Ｖ２Ｂ）５ｄをＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１及び第２サーボポンプＳＰ２とブームシリンダ７ｂとが接続され、ブーム３４が最高出力で駆動される。さらに、第１乃至第４の電磁切換弁（Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ）５ａ〜５ｄを全てＯＮ状態に切り換えた場合には、第１サーボポンプＳＰ１及び第２サーボポンプＳＰ２とアームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂとが接続され、ブーム３４及びアーム３５を同時に駆動することによる高速動作が可能になる。
【００２７】
第１乃至第４の閉回路２１〜２４に備えられたチェック弁３ａ〜３ｈは、回路内の圧力が下がると低圧ポンプ８からの油を吸い込み、回路内に発生するキャビテーションを防止する。リリーフ弁４ａ〜４ｈは、回路内の圧力が設定値以上になったとき、回路内の作動油をオイルタンク９に逃がし、ポンプや配管の破損を防止する。パイロットチェック弁６ａ〜６ｄは、片ロッドシリンダであるアームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂの往復動に伴う流量差の収支を合わせ、回路内の油を低圧ラインに排出・吸入する役割を持つ。
【００２８】
図３は、回路切換時の電磁切換弁とサーボポンプの動作例を示す表である。停止状態では、図１に示した第１乃至第４の電磁切換弁（Ｖ１Ａ，Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ａ，Ｖ２Ｂ）５ａ〜５ｄと、第１及び第２のサーボポンプＳＰ１,ＳＰ２とはいずれもＯＦＦ状態に切り換えられている。この状態では、各電磁切換弁５ａ〜５ｄにより油の移動が阻止されるので、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂの自重による落下が防止される。アーム３５のみを単独で動作する場合は、第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａと第１サーボポンプＳＰ１とをＯＮ状態に切り換え、ブーム３４のみを単独で動作する場合は、第４電磁切換弁（Ｖ２Ａ）５ｄと第２サーボポンプＳＰ２とをＯＮ状態に切り換える。また、表には記載していないが、第３電磁切換弁（Ｖ２Ａ）５ｃと第２サーボポンプＳＰ２をＯＮ状態に切り換えた場合にも、アーム３５を単独で動作させることができる。操作レバー１０ａ，１０ｂのレバー操作量が増え、ブーム３４を最高出力で動作したい場合は、第２及び第４の電磁切換弁（Ｖ１Ｂ，Ｖ２Ｂ）５ｂ，５ｄと第１及び第２のサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２とをＯＮ状態に切り換える。これにより、第１及び第２のサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２の両方がブームシリンダ７ｂに接続され、これら２つのサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２によりブームシリンダ７ｂを駆動することができる。さらに、油圧ショベルのフロント部分を高速に駆動する場合には、第１乃至第４の電磁切換弁５ａ〜５ｄ及び第１及び第２のサーボポンプを全てＯＮ状態に切り換える。これにより、アームシリンダ７ａ及びブームシリンダ７ｂと第１及び第２のサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２と相互に接続されるので、アームシリンダ７ａとブームシリンダ７ｂの同時駆動が可能になり、油圧ショベルのフロント部分を高速で駆動することができる。
【００２９】
このような構成とすることで、小型の各サーボポンプＳＰ１，ＳＰ２を用いて、必要なシリンダ出力を発生させることが可能になる。よって、油圧ショベルのように電動機１ａ，１ｂの搭載スペースが限られる油圧作業機械への適用が容易になる。
【００３０】
次に、図４を用いて、電動機の連続使用領域及び反復使用領域について説明する。図４に示すように、一般に電動機の発生トルクは、高回転では減少する特性を示し、軸受などの耐久限界から最高回転数Ｎｍａｘが決まっている。図４に太い実線で示すＡの領域は連続使用領域と呼ばれ、トルク及び回転数がこの領域内になるときには、連続して使用することができる。破線で示すＢの領域は、反復使用領域と呼ばれ、短時間であれば使用できるが、Ａの領域から離れるほど使用できる時間は短くなる。これは、Ｂの領域では熱的に平衡せず、電動機の温度が運転時間と共に上昇してしまうからである。この電動機で油圧ポンプを駆動すると、回転数に比例したポンプ流量、トルクに比例した圧力の油圧動力を得られるので、回転数の軸を流量に、トルクの軸を圧力に置き換えれば、この電動機の特性図はそのまま油圧ポンプの圧力−流量特性図に置き換えてみることができる。
【００３１】
図４において、細い実線は、油圧ショベルに搭載する油圧アクチュエータ（例えば、ブームシリンダ７ｂ）に求められる圧力−流量領域の例である。最高圧力Ｐａ−ｍａｘは、油圧ショベルや油圧シリンダの最高圧力により規定され、最大流量Ｑａ−ｍａｘは、アクチュエータの最大動作速度によって決まる。図４の例では、サーボポンプの最大流量Ｑｐ−ｍａｘよりもアクチュエータが要求する最大流量Ｑａ−ｍａｘの方が大きくなる領域（ア）では、複数のサーボポンプで油圧アクチュエータを駆動する必要がある。また、Ｎｍａｘ以下の低回転域においても、Ａで示す連続使用領域よりアクチュエータが要求する領域の方が広くなっているため、時間制限のある反復使用領域（イ）を使って駆動する必要がある。逆にいえば、Ｂの領域をできるだけ使用することで、サーボポンプの駆動数を増やすことなく、１つのサーボポンプのみで駆動できる領域が増えるので、無駄な回路切換を抑えて振動や速度変動を抑えると共に、複合動作の時間を長くすることができる。
【００３２】
なお、十分に出力がある電動機を使用すれば、Ａの連続使用領域のみを使用することも可能であるが、電動機が大型化して搭載性が低下し、電動機の搭載スペースに制限のある油圧ショベルでは実現困難となってしまうため、図４のような特性で選定するのが現実的である。したがって、駆動回路２０のコントローラ１１は、上記の考察を踏まえて、第１乃至第４の電磁切換弁５ａ〜５ｄの切換判断と第１及び第２の電動機１ａ，１ｂの回転数制御を合理的に行える構成とする必要がある。
【００３３】
以下、実施形態に係るコントローラ１１の構成を、図５に基づいて説明する。
【００３４】
図５に示すように、実施形態にコントローラ１１は、第１サーボポンプＳＰ１の操作量切換点ＣＰの変更回路１１ａと、第２サーボポンプＳＰ２の操作量切換点ＣＰの変更回路１１ｂと、電磁切換弁の切換判断と電動機の回転数制御を行う切換判断・電動機回転数制御回路１１ｃを備えている。まず、本例のコントローラは、操作レバー１０ａ，１０ｂの操作量が要求流量に比例することから、操作レバー１０ａ，１０ｂの操作量が小さいときには、１つのサーボポンプＳＰ１又はＳＰ２で油圧アクチュエータ７ａ，７ｂを駆動し、操作レバー１０ａ，１０ｂの操作量がコントローラ１１に予め設定された操作量切換点ＣＰを超えた場合には、２つのサーボポンプＳＰ１及びＳＰ２で油圧アクチュエータ７ａ，７ｂを駆動することを基本としている。
【００３５】
また、図５に示すように、操作量切換点ＣＰの変更回路１１ａ，１１ｂは、電動機１ａ，１ｂの温度に応じ、温度が低い場合は操作量切換点ＣＰを高く設定し、温度が高い場合は操作量切換点ＣＰを低く設定する。これにより、電動機１ａ，１ｂの温度が低い場合は、大きなレバー操作量まで１つのサーボポンプＳＰ１又はＳＰ２で各油圧アクチュエータ７ａ，７ｂを駆動することができ、逆に、電動機１ａ，１ｂの温度が高い場合は、レバー操作量が小さい段階で２つのサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２での各油圧アクチュエータ７ａ，７ｂの駆動に移行して、サーボポンプ１台当たりの出力を下げることができる。
【００３６】
なお、電動機の温度は、熱電対などの温度センサを用いて直接計測して得たデータを用いるほか、電動機の電流、負荷圧力及び回転数などから計算により推定されるデータを用いることもできる。また、電動機の周辺部材やインバータの温度で代用することも可能である。本明細書において、電動機の温度とは、これら各温度の総称をいう。
【００３７】
次に、図６を用いて、アームシリンダ７ａを駆動操作する場合における駆動装置各部の切換動作タイミングを、切換例１〜３に分けて説明する。
【００３８】
〈切換例１〉
アームレバー１０ａの操作量信号が入力されると同時に、第１電磁切換弁（Ｖ１Ａ）５ａがＯＮとなり、サーボポンプＳＰ１の流量をレバー操作量に応じて増やしてゆく。レバー操作量が操作量切換点ＣＰ（図６では、説明を容易にするため、ＣＰ１＝ＣＰ２としてある）を超えると、第３電磁切換弁（Ｖ２Ａ）５ｃもＯＮとなり、サーボポンプＳＰ２の流量を増やしてゆく。２つのサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２の流量が合流される結果、レバー操作量に応じたアーム速度を得ることができる。
【００３９】
〈切換例２〉
電動機の温度が低い場合は、操作量切換点ＣＰが高くなるため、１つのサーボポンプで駆動できる。この例では、サーボポンプＳＰ１よりサーボポンプＳＰ２の温度が低いため、操作量切換点ＣＰ１より操作量切換点ＣＰ２の方が高くなっており、温度が低い側のサーボポンプＳＰ２を優先的に使用することで、１つのサーボポンプでの駆動が実現されている。
【００４０】
〈切換例３〉
逆に、電動機の温度が高い場合には、操作量切換点ＣＰが高くなるので、微小なレバー操作量から電磁切換弁Ｖ２ＡがＯＮになり、２つのサーボアンプＳＰ１，ＳＰ２での駆動となる。
【００４１】
以上説明したように、本発明によれば、電動油圧閉回路の駆動を制御するコントローラ１１に、電動機１ａ，１ｂの温度が高いほど操作量切換点ＣＰを高く設定する切換点変更部１１ａ，１１ｂと、操作レバー１０ａ，１０ｂの操作量に応じて電磁切換弁５ａ〜５ｄの切り換え判断及び電動機１ａ，１ｂの回転数演算を行う切換判断・回転数制御部１１ｃとを備えたので、電動機１ａ，１ｂの温度状態に応じた適切な回路切り換えが可能になり、頻繁な回路切り換えを抑制できて、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上できる。また、電動機１ａ，１ｂの過負荷が防止されるので、システムの信頼性を向上できる。さらには、各電動機１ａ，１ｂ及び油圧ポンプ２ａ，２ｂが有している能力を無駄なく使うことができるので、電動機１ａ，１ｂを小出力化ひいては小型化することができ、油圧作業機械への搭載性の向上と製造コストの低減を実現することができる。
【００４２】
なお、前記実施形態においては、２つのサーボポンプＳＰ１，ＳＰ２と２つの油圧アクチュエータ７ａ，７ｂとを備えたが、サーボポンプの数と油圧アクチュエータの数は同数である必要はなく、本発明は、それぞれ複数のサーボポンプと油圧アクチュエータとを備えた駆動回路に適用することができる。
【００４３】
また、前記実施形態においては、第１電動機１ａ及び第２電動機１ｂとして同一出力のものを用いた場合を例にとって説明したが、本発明の要旨はこれに限定されるものではなく、第１電動機１ａ及び第２電動機１ｂとして最大出力が異なる２仕様の電動機を備え、切換判断・回転数制御回路１１ｃは、出力が大きい油圧アクチュエータに最大出力が大きい電動機により駆動される油圧ポンプから吐出される圧油を主に供給されるように、電磁切換弁５ａ〜５ｄの切り換え判断を行うこともできる。
【００４４】
かかる構成によると、要求出力の大きい油圧アクチュエータについては、最大出力が大きい電動機を優先的に使用するので、当該要求出力の大きい油圧アクチュエータの駆動に際して、使用する電動機・油圧ポンプを単数から複数に切り換える頻度を減少でき、油圧作業機械の制御性、操作性、快適性を向上することができる。また、複数の電動機・油圧ポンプを用いて複数の油圧アクチュエータをそれぞれ駆動する複合駆動の時間を長くできるので、油圧作業機械の稼動効率を高めることもできる。さらに、要求出力の小さい油圧アクチュエータに主として使用される電動機については小出力のものを用いるので、トータルとして十分な出力を確保しながら油圧作業機械への搭載性を高めることができる。
【符号の説明】
【００４５】
１…電動機、２…両回転油圧ポンプ、３ａ〜３ｈ…チェック弁、４ａ〜４ｈ…リリーフ弁、５ａ〜５ｄ…電磁切換弁、６ａ〜６ｄ…パイロットチェック弁、７ａ…アームシリンダ、７ｂ…ブームシリンダ、８…低圧ポンプ、９…オイルタンク、１０ａ，１０ｂ…操作レバー、１１…コントローラ、１２ａ，１２ｂ…インバータ、１３…バッテリ、２０…駆動回路、２１〜２４…閉回路、３１…下部走行体、３２…上部旋回体、３３…キャビン、３４…ブーム、３５…アーム、３６…バケット
【図１】
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【図２】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図３】
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